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《长沙理工大学》 2007年
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新型高分子汽车防撞护栏材料的研究

周拥仔  
【摘要】: 研制新型高分子汽车防撞护栏材料,尤其是冲击性能高,弯曲弹性模量足够、价廉、环保和不需维修等特点的护栏材料是目前研究者们追求的目标。本论文在介绍了国内外高分子防撞护栏的发展历程和发展现状、存在的缺点以及防撞机理之后,对新型高分子防撞护栏的研制进行了较为详细的研究和分析: 先后通过挤出和注塑成型工艺对聚氯乙烯(PVC)复合材料、PVC/ABS复合材料以及ABS复合材料进行预备实验,通过比较确定汽车防撞护栏材料体系;利用Moldflow软件分析材料注塑成型所用模具的结构设计合理性,以保证在使用Moldflow软件模拟材料注塑成型时的精确性,并且自定义材料数据库;利用正交试验设计和挤出—注塑成型方法制备了纳米CaCO3/钛酸钾晶须(PTW)/丁腈橡胶(P83)/ABS复合材料,并以缺口冲击强度和弯曲弹性模量为主要指标,分别通过极差和方差分析得出了最佳配方;利用扫描电镜(SEM)对最终制得的防撞护栏材料的缺口冲击断面进行防撞机理探讨。 结果表明:PVC复合材料和PVC/ABS复合材料的挤出成型容易,但是注塑成型比较困难,成型参数控制不好材料极易发生碳化,性能较差,而纳米CaCO3/PTW/P83/ABS复合材料流动性好,成型加工性能也较优异,适合作为汽车防撞护栏的材料;模具的浇口位置设计较为合理,但模具的型腔厚度设计不太合理,正因如此,Moldflow软件模拟材料注塑成型所得到的优化工艺结果,只具有实验指导作用;纳米CaCO3/PTW/P83/ABS复合材料的最佳制备方案为:PTW的含量(质量百分比,下同)为10%左右,P83的含量为10%左右,纳米CaCO3的含量为2.5%左右,PTW的表面处理方法为钛酸酯偶联剂(NDZ-201)处理,按最佳配方制得的复合材料的冲击强度、弯曲弹性模量、弯曲强度和拉伸强度分别比纯ABS提高了39.8%、176%、79.3%和20.1%,在主要性能上能满足行业标准要求;防撞护栏材料的防撞机理表现为韧窝的出现以及其表面的小韧窝,冲击过程中撕裂比较严重,韧窝较深,起伏较大,这是由于材料受到冲击时橡胶颗粒内及表面产生空穴,伴之以空穴之间聚合物链的伸展和剪切而导致基体的塑性形变,使得材料具有更好的吸能能力。
【学位授予单位】:长沙理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:U417.12

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